CO 2 Fangst-Transport og Lagring State-of-the-art

Transkript

1 JTH COP6bis/SBSTA 1 Fangst-Transport og Lagring State-of-the-art Courtesy of SIEMENS Gasskonferansen i Bergen 2004 Dr. Nils A. Røkke SINTEF Energiforskning as Bakgrunn og status Klima og klimagasser Mulige opsjoner Eksisterende teknologi Fangst Transport Lagring Videre utsikter 2 De fleste prediksjoner viser global oppvarming Variations of the Earth s surface temperature; 1000 to

2 4 Emissions of greenhouse gases CH4 CO2 O3 N2O CFC's Ozone N2O CFC's CO2 CH4 Main sources of greenhouse gas emissions C from fossil fuel : 6-7 GtC/y Deforestation : 2 GtC/y Natural cycle : 100 GtC/y : Cement prod. 2% Deforestation 25% Fossil fuels 73% Man-made global warming: what are our options Reduce global warming Adaptation Countermeasures Reduced needs Direct reduction Remove CO2 from Supress Improved Capture Substitution atmosphere effect efficiency point emissions energy sources Biologic Fertilize Dust into Cons- Power & Under- Ocean Smaller Nuclear Renewfixation the oceans the atmo- umption energy ground disposal C/H- power able biomass sphere supply storage ratio energy Aquifers Oil fields Gas fields Fangst Transport Lagring 5 kjeden fangst, transport og lagring Post-combustion, Amine absorption Pre-combustion H 2 production EOR Increasing risk Oxy-fuel recycle AZEP- mebranebased O 2 sep. w/combustion Fuel cell w/integrated Gas turbine Transport pipeline, ships EGR ECBM Aquifer Chemical Looping Storage in dry wells ESA, Iron Melt, CaCO 3, Carbon Black Fangst Lagring 6

3 7 Fangst: Post-combustion CC with capture recycle CO Exhaust 2,N 2 O 2 separation,h 2 O Energy N 2 O 2 H 2 O Eksisterende teknologier Fangst Absorpsjon Flue Gas Outlet Purity : 99.9 % ABSORBER C.W. STRIPPER Flue Gas Cooler C.W. Flue Gas C.W. Reboile r Stea m 8 Fangst: Pre-combustion: Hydrogen route Natural gas 1 CH 4 1 H 2 O Reforming 1 3 H 2 Gas separation Energy H 2 N 2 High temperature membranes for separation H 2 O 9

4 10 Fangst: Oxy fuel route: Hi-Ox Natural Gas Water separation Air separation 2 O 2 H 2 O Energy 8 N 2 Fangst: Oxy-fuel: Membrane based concept AZEP Norsk Hydro Atmospheric - and NO x -emissions close to zero Air turbine can be a modified existing turbine M exhaust contains concentrated + H 2O G SweepTurbine liquid Water Fuel CH 4 + O 2 = + H 2 O Air O 2 Q Q O 2 G MCM (Membrane) - Reactor Air Compressor Air Turbine Courtesy of Alstom 11 Fangst: Chemical Looping boilers/turbines flue gas H 2 O air fuel bleed noncondensible gas CO2 12

5 13 Transport Transport chain Condensation Storage from capture Land Terminal Loading/ Unloading Unloading offshore ship Transport and storage of A realistic solution for enhanced oil recovery into aquifers into gas reservoirs Capacity: North Sea Area: 800 Gt of Norwegian sector: 500 Gt of Annual European emissions 3.3Gt Whereof from point sources 1Gt (point source = collectible) Hence capacity for 800/500 yrs Can provide a long-term solution Storage capacity distribution Enhanced Oil and GasRecovery 5% Aquifers (pure storage) 95% 14 EOR case injeksjon fra 2007 Øker utvinningsgraden med 6% - 12 % Forlenger driften med 6 10 år 35 mill Sm 3 (220 mill fat) - 70 mill Sm 3 (440 mill fat) mer produsert 5,5 mrd - 11 mrd NOK (25 US$/fat) Produsert % 10 PUD 5 Forventet + 6% Ill: Orkla Engineering 15

6 16 EOR for Nordsjøen- vi mangler 1Sm 3 ~6.3 fat 1tonn~7.3 fat 1Sm 3 ~0,84 tonn Lagring Sleipner A The Sleipner injection project Sleipner T 0 500m CO Injeksjonsbrønn 2 injection well Formasjonen Utsira formation 1000m Sleipner Sleipner East ØstProduction and Injection Produksjons- wells og Injeksjonsbrønner 1500m 0 500m 1000m 1500m 2000m Sleipner Øst East Reservoaret Oil and Gas Reservoir 2500m 17 Konseptsammenligninger 18

7 19 Efficiency potential 2%-points attributed for compression 65 Note: All capture concepts 63 shown refer to natural gas Source: O. Bolland et. al State-of-the-art Combined Cycle - no Carbon Capture (CC) State-of-the-art Combined Cycle - no Carbon Capture (CC) SOFC+ Capture Post-combustion amine absorption State-of-the-art Pulverised Coal Power Cycle -no Carbon Capture (PCC) Pre-combustion, NG reforming Chemical Looping Combustion AZEP Iron-melt Carburisation Oxy-fuel Combined Cycle Electric Swing Adsorption Year Time until commercial plant in operation provided massive efforts from t=0 Cost vs options capture Risk High AZEP Chemical Looping SOFC+ -sep Medium Low CC Oxy-fuel Combined Cycle Iron-melt Carburisation Pre-comb. NG reform. Post-comb. amin-abs Additional cost øre/kwh el Source: O. Bolland et. al 20 Faktorer som vil avgjøre CO2 politikken Endelig akseptering av at vi har signifikant global oppvarming pga antropogene CO2 utslipp Skatter og avgiftnivå på utslipp Kvotesystemer, pris på CO2 Inntekter som kan genereres vhja CO2 (EOR, EGR) Utgifter Fangst Transport Lagring = a (30-60 /tonn) Inntekter Verdi av EOR Verdi av EGR = b (~10 /tonn) Avgifter CO2 skatt kvoter Norge offshore : ~40 /t = c (~10-20 /tonn) a-b-c < 0 bedriftsøkonomisk 21

8 22 teknologi FoU Globalt/nasjonalt Norge - Klimatek programmet og etterfølgeren er en unik satsning I verdenssammenheng, årlig omlag 60 millioner kroner fra 2002, totalt omfang estimert til over 600 millioner kroner, satsning fra 1997 Andre aktører kommer nå for fullt: EU 6RP for forskning Programmer for m innen CO2 og relaterte tema totalt for 6RP Omlag 20% av budsjettet innen sustainable energy er allokert til CO2 Norge vel plassert I disse prosjektene Andre Europeiske Land (Tyskland(COORETEC), Italia, England, Nederland..) USA Futuregen og CO2 Sequestriation Road Map- DoE Australia Japan FoU innsats vi må henge med Norge EU? Kun EU FP6 95% av FoU utføres utenfor EU s rammeprogram Håpet er lysegrønt Verdiskaping innen teknologi Ny Norsk Industri FoU Myndigheter Foregangsland FoU Myndigheter Kunnskapskapital O&G industri O&G Kraftselskap industri Kraftselskap Leverandørindustri Leverandørindustri Patenter, lisenser 24

9 25 EU prosjekter innen CO2 6 Rammeprogram 1 st call Integrerte Prosjekter (IP) ENCAP Enhanced CO2 Capture CASTOR CO2 from capture to storage Nettverk (NoE) CO2GeoNet Geological storage Laboratoriefasiliteter (Large Scale Research Infrastructures) ENGAS Energy Gas Laboratory Spesifikke støtte prosjekter (Specific Support Actions) INCACO2 International Co-operation Action within CO2 Veien fremover Norge må opprettholde sitt initiativ og styrke innen feltet Vi må bygge stein på stein dvs holde løpet ut og ikke plutselig diversifisere eller starte opp helt nye initiativ Vi har muligheten til å bli et fyrtårn I verden med dette I Norge bygg demoanlegg I ulik skala Norge har unike muligheter til å få til dette med EOR og det enorme lagringspotensialet I Nordsjøen vinn-vinn situasjon Forskningen må konsentreres på teknologier som har et realiseringspotensiale på 5-10 år for industriell skala Teknologisk ingen klar vinner ennå Vi må starte opp slik at vi får I gang stor skala utviklingbygg demoanlegg 26 27

10 28 Fossil kraftproduksjon incentiver IEA prediksjoner gitt en CO2 skatt på /tonn 2015 Share power production with capture [%] GLO50 -CO2 GLO25 -CO2 IEA50 -CO2 IEA25 -CO2 REF -CO2 Verden (2001) Kull: 6000 twh Olje: 1170 twh Gass: 2830 twh Totalt MW Norge og CO2 internasjonale scene Norge er et ledende land innenfor CO2 FoU samt demonstrering av CO2 lagring (sleipner-utsira, snøhvit) SINTEF og NTNU er godt plassert I dette bildet, noen internasjonale prosjekter vi er engasjert I: USA Strong bonds : FutureGen, Carbon Sequestriation Leadership Forum (CSLF) Europa: 6 th Framework Programme (6 th FP): ENCAP, CASTOR, IncaCO2, CO2GeoNet, ENGAS Inngrep med utstyrsprodusenter (6 th FP) Alstom, Siemens, Lurgi, Uhde Power companies: Vattenfall, RWE, E2, Elsam, PPC Nettverk for øvrig: CO2NET (CO2- thematic network) Norske aktører vi arbeider sammen med i nasjonale og internasjonale prosjekter: Statoil, Norsk Hydro, Shell Technology Norway, Statkraft, Lyse energi 29